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Miniaturfixpunktzellen und Miniaturfixpunkt-Thermometer

Fixpunktzellen sind zumeist zylindrische Gefäße mit einer Doppelwand. Der Hohlraum beinhaltet eine sehr reine Substanz, die beim Aufschmelzen oder Erstarren an einem konstanten Temperaturwert  - der Fixpunkt-Temperatur - verharrt. Das innere Zellenvolumen ist zur Aufnahme eines Thermometers bestimmt. Standardlaboratorien besitzen mehrere solcher Fixpunktzellen, um mit ihrer Hilfe Präzisionsthermometer an verschiedenen Punkten auf wenige Millikelvin genau (oder Bruchteile davon) kalibrieren zu können. Industriethermometer werden über einen Vergleich mit solchen Präzisionsthermometern in thermostatisierten Bädern oder in Kalibrieröfen eingemessen - mit deutlich höherer Messunsicherheit - typisch 0.1-2K. Während die herkömmlichen Zellen mit etwa 750 ml der Reinstsubstanzfüllung sehr träge und aufwändig zu betreiben sind, nehmen Miniatur-Fixpunktzellen nur etwa ein Zehntausendstel dieses Volumens auf (50-100mm³). Mit äußeren Abmessungen von etwa Ø5x20mm ist eine Integration in Thermometer möglich (Bilder 1-3). Der Kalibrierprozess kann somit einfach in die jeweilige Messaufgabe eingebunden werden (in-situ-Kalibrierung). Der Aufwand für die bisher regelmäßig notwendige externe Kalibrierung oder eine vorbeugende Auswechslung der Sensoren kann entfallen oder zumindest reduziert werden. Ein ganz entscheidender Vorteil gegenüber dem externen Vergleich besteht in der gleichzeitigen Kalibrierung der gesamten Messkette.

 
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Bild 1
Schnittbild einer Miniatur- Fixpunktzelle mit Thermoelement

 
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Bild 2 Prinzipaufbau eines komplettierten Miniatur-Fixpunktthermoelements

 
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Bild 3 Palette von Miniatur-Fixpunktzellen. Mit 4...6mm-Außenmaß können sie leicht in die Schutzrohre von Thermometern integriert werden (Werksfoto electrotherm). Entsprechend konstruierte Präzisionsthermoelemente des Herstellers gestatten die Auswechslung dieser Zellen, so dass nacheinander eingesetzt eine in-situ-Kalibrierung an verschiedenen Fixpunkten im Temperaturbereich von 200...1600°C möglich ist.